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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Positionskorrektur von Elektrodenstapeln beim Ablegen auf eine Stapelvorrichtung, eine Batteriezelle, die einen derartig gefertigten Elektrodenstapel umfasst, sowie auf deren Verwendung.
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Stand der Technik
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Elektrische Energie ist mittels Batterien speicherbar. Batterien wandeln chemische Reaktionsenergie in elektrische Energie um. Hierbei werden Primärbatterien und Sekundärbatterien unterschieden. Primärbatterien sind nur einmal funktionsfähig während Sekundärbatterien, die auch als Akkumulator bezeichnet werden, wieder aufladbar sind. In einem Akkumulator finden insbesondere sogenannte Lithium-Ionen-Batteriezellen Verwendung. Diese zeichnen sich unter anderem durch hohe Energiedichten, thermische Stabilität und eine äußerst geringe Selbstentladung aus.
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Lithium-Ionen-Batteriezelle weisen eine positive Elektrode, die auch als Kathode bezeichnet wird und eine negative Elektrode, die als Anode bezeichnet wird, auf. Die Kathode sowie die Anode umfassen je einen Stromableiter, auf den ein Aktivmaterial aufgebracht ist. Die Elektroden der Batteriezelle sind folienartig ausgebildet und unter Zwischenlage eines Separators, welcher die Anode von der Kathode trennt, beispielsweise zu einem Elektrodenstapel gestapelt. Die Elektroden können auch zu einem Elektrodenwickel gewunden sein oder auf eine andere Art eine Elektrodeneinheit bilden.
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Die beiden Elektroden der Elektrodeneinheit sind elektrisch mit Polen der Batteriezelle verbunden, welche auch als Terminals bezeichnet werden. Die Elektroden und der Separator sind von einem in der Regel flüssigen Elektrolyten umgeben. Die Batteriezelle weist ferner ein Zellengehäuse auf, welches beispielsweise aus Aluminium gefertigt ist. Das Zellengehäuse ist in der Regel prismatisch, insbesondere quaderförmig ausgestaltet und druckfest ausgebildet. Aber auch andere Gehäuseformen, beispielsweise kreiszylindrisch oder auch flexible Pouch-Zellen sind bekannt.
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Wesentliche Bestrebung bei der Entwicklung von neuen Batteriezellen ist, das elektrochemische Nutzvolumen in der Batteriezelle zu erhöhen. Als geeignetste Bauform einer Elektrodeneinheit zur Maximierung des Nutzvolumens hat sich der Elektrodenstapel herausgestellt, da dieser sowohl ideal prismatisch als auch in einer beliebigen anderen Geometrie hergestellt werden kann. Die Fertigung von Elektrodenstapel erfolgt in der Regel auf Anlagen, die Stapelvorrichtungen umfassen, auf denen die einzelnen Elektrodenstapel aufgestapelt werden. Derartige Stapelvorrichtungen sind beispielsweise aus
WO 2012/137918 A1 bekannt.
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Darstellung der Erfindung
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Es wird ein Verfahren zur Positionskorrektur von Elektrodenstapeln beim Ablegen auf einer Stapelvorrichtung vorgeschlagen, bei der zumindest die nachfolgenden Verfahrensschritte durchlaufen werden:
- a) die Position eines auf einen Stapel abzulegenden Stapelsegments wird durch mindestens ein Visionssystem als Referenzablageposition des Stapelsegmentes beim ersten Ablegen erfasst, und
- b) die gemäß a) erfasste und gespeicherte Referenzablageposition bildet einen theoretischen Nullpunkt in Bezug auf X-,Y- und Winkellage, und
- c) aus einer Abweichung zwischen der gemäß Verfahrensschritt a) gespeicherten Referenzablageposition und einem Mittelpunkt eines nachfolgend abzulegenden Stapelsegments, werden zumindest eine Korrektur in Y-Richtung und/oder eine Korrektur in X-Richtung bestimmt,
- d) die Korrektur in X-Richtung erfolgt durch den Einzeltisch des linearen Fördersystems 76 in X-Richtung und/oder
- e) die Korrektur in Y-Richtung erfolgt durch Bewegung der Stapelvorrichtung in Y-Richtung.
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Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Speicherung der Referenzablageposition für nachfolgend abzulegende Stapelsegmente beim Ablegen kann durch die Einhaltung genauer Ablagepositionen erreicht werden, dass einerseits die Stapellagen präzise aufeinanderliegen und dadurch ein maximaler aktiver Bereich gebildet werden kann, der letztendlich die Leistungsfähigkeit der die Stapelsegmente umfassenden Batteriezelle bestimmt.
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In Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens kann zusätzlich zur Korrektur in Y-Richtung und zur Korrektur in X-Richtung eine Winkelkorrektur um eine C-Achse bestimmt werden, die durch Verdrehung beispielsweise einer Ablagestation der Stapelvorrichtung umgesetzt wird. In vorteilhafter Weise sind demnach nicht nur lineare Korrekturen in X- bzw. Y-Richtung durchführbar, sondern die abzulegenden Elektrodenstapel, die den Stapel bilden, können durch Winkelverdrehung der Ablagestation der Stapelvorrichtung zur Erreichung der Referenzablageposition so positioniert werden, dass die abzulegenden Elektrodenstapel positionskorrekt abgelegt werden.
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Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren erfolgt durch das erste Visionssystem die Abtastung eines ersten Eckbereiches am Ende einer der Flächendiagonale des abzulegenden Elektrodenstapels. Das erste Visionssystem tastet den ersten Eckbereich des abzulegenden noch am Einzeltisch fixierten Elektrodenstapels von der Unterseite des abzulegenden Elektrodenstapels her ab. Beim Abtasten des abzulegenden Elektrodenstapels werden insbesondere die in X-Y-Richtung erforderlichen Korrekturen bestimmt. Während die Korrektur in X-Richtung insbesondere durch den Einzeltisch des linearen Fördersystems erzeugt wird, kann die Korrektur der Position in Y-Richtung der abzulegenden Einzelelektrode durch eine Relativbewegung des Stapels der Stapelvorrichtung vorgenommen werden.
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Das zweite Visionssystem tastet hingegen einen zweiten Eckbereich des bereits gebildeten Stapels am Ende von Flächendiagonalen des Stapels ab. Das zweite Visionssystem tastet den zweiten Eckbereich von der Oberseite des bereits aus Einzelelektrodenstapel gebildeten Stapels her ab. Aus der Abtastung durch das zweite Visionssystem kann in vorteilhafter Weise eine Verdrehung einer Ablagestation der Stapelvorrichtung um die C-Achse bestimmt werden, um den bereits gebildeten Stapel relativ zum abzulegenden Elektrodenstapel über die Stapelvorrichtung zu positionieren.
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Wird ein abzulegendes Stapelsegment detektiert, bei dem die Korrekturwege, sei es in X-Richtung, sei es in Y-Richtung, in Bezug auf die im ersten Ablagevorgang gespeicherte und erfasste Referenzablageposition vorgegebene Grenzen überschreiten, wird dieser abzulegende Elektrodenstapel von den Einzeltischen des linearen Fördersystems in X-Richtung an der Stapelvorrichtung vorbei zu einer Abzugsvorrichtung transportiert und dort entfernt.
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Hat ein Stapel aus gestapelten Elektrodenstapeln seine vorher festgelegte Höhe erreicht, wird dieser aus der Stapelvorrichtung entfernt, wobei sichergestellt ist, dass während dieses Entfernungs- bzw. Austauschvorganges der betreffenden Stapelvorrichtung keine neuen abzulegenden Elektrodenstapel mehr zugeführt werden.
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Des Weiteren wird erfindungsgemäß eine Batteriezelle vorgeschlagen, die mindestens einen Elektrodenstapel umfasst, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
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Eine derartige erfindungsgemäße Batteriezelle findet vorteilhafterweise Verwendung in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), in einem Plug-in-Hybridfahrzeug (PHEV) oder in einem Consumer-Elektronik-Produkt. Unter Consumer-Elektronik-Produkte sind im vorliegenden Zusammenhang insbesondere Mobiltelefonie, Tablet-PC's oder Notebooks zu verstehen.
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Vorteile der Erfindung
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Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren erlaubt in vorteilhafter Weise die Sicherstellung einer hohen Ablagegenauigkeit von flächigen Stapelsegmenten auf Stapelvorrichtungen und insbesondere auf dort bereits vorhandene gestapelt abgelegte Stapelsegmente. In Bezug auf die Referenzablageposition ist bei nachfolgenden Ablagevorgängen sichergestellt, dass eine möglichst große aktive Fläche einzelner aus Stapelsegmenten gebildeter Elektrodenstapelspäter beim Betrieb einer aus mehreren Elektrodenstapel gebildeten Batteriezelle vorliegt, was deren Leistungsfähigkeit der Lebensdauer und deren Lade- bzw. Entladecharakteristik während ihres Betriebes in vorteilhafter Weise äußerst günstig beeinflusst.
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Durch die eingesetzten Visionssysteme, die die Referenzablageposition beim ersten Ablegen erfassen und speichern und die Abweichung der Position des abzulegenden Stapelsegmentes relativ zur Referenzablageposition bestimmen, kann in vorteilhafter Weise eine Positionskorrektur des jeweils abzulegenden Stapelsegmentes bezüglich der beim ersten Ablegen erfassten Referenzablageposition erfolgen. Es kann sowohl eine Korrektur der Ablageposition des abzulegenden Stapelsegmentes in Y-Richtung und in X-Richtung als auch eine Korrektur der Winkellage des abzulegenden Stapelsegmentes erfolgen.
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Dazu kann entweder die Bewegung der Einzeltische am linearen Fördersystem in X-Richtung beeinflusst werden oder die den bereits aus Elektrodenstapel gebildeten Stapel aufnehmende Abladestation der Stapelvorrichtung wird in Y-Richtung bewegt oder der bereits gebildete Elektrodenstapel, aufgenommen auf der Abladestation der Stapelvorrichtung, wird um die C-Achse, die sich in vertikale Richtung bewegt in Bezug auf den bereits gebildeten Elektrodenstapel erstreckt.
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Gemäß einer erfindungsgemäßen Variante des Ablegens eines Stapels kann ein 3-Lagen-Stapel aus Separatorsegment, Kathodensegment und Separator einerseits und ein Anodensegment andererseits jeweils getrennt gefertigt werden. Diese können mittels Robotern und Sauggreifer der Herstellungsanlage jeweils entnommen werden und auf einem gemeinsamen Stapel jeweils in alternierender Abfolge abgelegt werden. Dies bietet den Vorteil, dass die Genauigkeit im Elektrodenstapel nochmals erhöht wird, weil in diesem Falle die Anode und der zuvor gebildete 3-Lagen-Stapel für sich ausgemessen werden und nicht schon vorher in der Herstellungsanlage zusammengeführt werden. Verfahrensbedingt würden in diesem Falle zwangsläufig größere Toleranzen durch Toleranz-Addition mehrerer auftretender Einzel-Toleranzen in Kauf genommen werden müssen. Dies hat seinen Grund darin, dass beim Ablegen der Anode auf den 3-Lagen-Stapel mittels eines zweiten vakuumbeaufschlagten Rades automatisch zusätzliche Abweichungen durch das Auflegen auf das angetriebene Rad und durch das Ablegen auf den 3-Lagen-Stapel auftreten, die nicht eliminiert werden können.
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Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
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Es zeigen
- 1 eine schematische Darstellung einer Batteriezelle,
- 2 die wesentlichen Komponenten einer Anlage zur Herstellung von Elektrodenstapeln,
- 3 die Darstellung eines linearen Fördersystems, mit laufenden Einzeltischen, auf denen Elektrodenstapel gefördert werden, sowie unterhalb des linearen Fördersystems angeordneten Stapelvorrichtungen mit deren Bewegungsrichtungen,
- 4 die Visionssysteme, welche eine Abweichung der Position eines abzulegenden Elektrodenstapels in Bezug auf einen bereits gebildeten Stapel berechnen,
- 5 eine schematische Darstellung des Elektrodenstapels mit dessen Aufbau einzelner Lagen.
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Ausführungsvarianten
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In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Batteriezelle 2. Die Batteriezelle 2 umfasst ein Gehäuse 3, welches prismatisch, vorliegend quaderförmig, ausgebildet ist. Das Gehäuse 3 ist vorliegend elektrisch leitend ausgeführt und beispielsweise aus Aluminium gefertigt. Das Gehäuse 3 kann auch in Form einer flexiblen Pouch-Folie ausgebildet sein.
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Die Batteriezelle 2 umfasst ein negatives Terminal 11 und ein positives Terminal 12. Über die Terminals 11, 12 kann eine von der Batteriezelle 2 zur Verfügung gestellte Spannung abgegriffen werden. Ferner kann die Batteriezelle 2 über die Terminals 11, 12 auch geladen werden.
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Innerhalb des Gehäuses 3 der Batteriezelle 2 ist eine Elektrodeneinheit angeordnet, welche vorliegend als Elektrodenstapel 10 ausgeführt ist. Der Elektrodenstapel 10 weist zwei Elektroden, nämlich eine Anode 21 und eine Kathode 22, auf. Die Anode 21 und die Kathode 22 sind jeweils folienartig ausgeführt und durch einen ersten bandförmigen Separator 18 voneinander separiert. Der erste bandförmige Separator 18 ist ionisch leitfähig, also für Lithiumionen durchlässig.
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Die Anode 21 umfasst ein anodisches Aktivmaterial 41 und einen anodischen Stromableiter 31. Der anodische Stromableiter 31 ist elektrisch leitfähig ausgeführt und aus einem Metall gefertigt, beispielsweise aus Kupfer. Der anodische Stromableiter 31 ist elektrisch mit dem negativen Terminal 11 der Batteriezelle 2 verbunden.
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Die Kathode 22 umfasst ein kathodisches Aktivmaterial 42 und einen kathodischen Stromableiter 32. Der kathodische Stromableiter 32 ist elektrisch leitfähig ausgeführt und aus einem Metall gefertigt, beispielsweise aus Aluminium. Der kathodische Stromableiter 32 ist elektrisch mit dem positiven Terminal 12 der Batteriezelle 2 verbunden.
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2 zeigt in schematischer Darstellung die Komponenten einer Anlage 58 zur Herstellung von Elektrodenstapeln.
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2 zeigt eine Anlage 58 zur Herstellung von Elektrodenstapeln. An einer Zuführung 60 für einen ersten bandförmigen Separator 18 erfolgt dessen Zuführung auf eine Transportvorrichtung 62. Bei der Transportvorrichtung 62 kann es sich um ein umlaufendes Band oder auch um ein lineares Fördersystem 76 oder dergleichen handeln. Auf der Transportvorrichtung 62 wird der erste bandförmige Separator 18 in Transportrichtung 64 transportiert.
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Oberhalb der Transportvorrichtung 62 befindet sich ein Spulenvorrat eines ersten bandförmigen Materials 66 für eine erste Elektrode, beispielsweise die Kathode. Die Zufuhr des ersten bandförmigen Materials 66 für die erste Elektrode erfolgt über mehrere, hier nicht dargestellte Umlenkrollen an ein angetriebenes Rad 92. Einer Umfangsfläche 94 des angetriebenen Rades 92 ist ein Laser 96 oder eine messerartige Schneideinrichtung zugeordnet. Unterhalb des Lasers 96 oder der Schneideinrichtung erfolgt ein Schnitt 68 des ersten bandförmigen Materials 66 für die erste Elektrode (Kathode), wodurch ein Abschnitt 70, d.h. ein Kathodensegment 56 erzeugt wird. Der abgetrennte Abschnitt 70 wird an der Umfangsfläche 94 des angetriebenen Rades 92 innerhalb eines Vakuumbereiches 86 fixiert, bevor der jeweilige Abschnitt 70 auf den ersten bandförmigen Separator 18 auf der Transportvorrichtung 62 aufgelegt wird.
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Das angetriebene Rad 92 ist mit einem Antrieb 90 versehen, der einen Encoder und eine Antriebssteuerung umfasst, derart, dass das angetriebene Rad 92 während seiner Rotation abwechselnd alternierend beschleunigt und verzögert wird, so dass bei der Ablage der Abschnitte 70 auf dem ersten bandförmigen Separator 18 auf der Oberseite der Transportvorrichtung 62 definierte Lücken erzeugt werden.
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Danach erfolgt die Zuführung 72 eines zweiten bandförmigen Separators 19. Dieser wird auf die Transportvorrichtung 62 überführt, so dass der erste bandförmige Separator 18 und die regelmäßig beabstandeten abgetrennten Abschnitte 70 von dem zweiten bandförmigen Separator 19 überdeckt sind.
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Anschließend erfolgt innerhalb eines Übergabebereiches 74 die Überführung des ersten bandförmigen Separators 18, der darauf angeordneten voneinander beabstandeten Abschnitte 70 sowie des zweiten bandförmigen Separators 19 an ein lineares Fördersystem 76. Das lineare Fördersystem 76 umfasst beispielsweise einzelne mit Unterdruck beaufschlagbare Schlitten oder Einzeltische 102. Wie aus 2 hervorgeht, sind dem linearen Fördersystem 76 an dessen Unterseite einzelne diskrete Stapelvorrichtungen 78 zugeordnet.
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Nach Passage des Übergabebereiches 74 erfolgt ein Schnitt 80, bevorzugt ein Laserschnitt, der an das lineare Fördersystem 76 übergebenen Anordnung aus erstem bandförmigen Separator 18, Abschnitt 70 der ersten Elektrode, d.h. dem Kathodensegment 56, sowie des zweiten bandförmigen Separators 19. Diese 3-Lagen-Stapel 106 werden seitlich über Greifvorrichtungen oder Vakuum auf einzelnen voneinander getrennten mit Vakuum beaufschlagbaren Tischen oder Schlitten des linearen Fördersystems 76 fixiert.
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Aus 2 geht hervor, dass dem linearen Fördersystem 76 ein weiteres angetriebenes Rad 92 zugeordnet ist. Dieses wird mit einem zweiten bandförmigen Material 82 für eine zweite Elektrode, die Anode, beaufschlagt, welches bei Position 84 bevorzugt durch einen Laser 96 geschnitten wird. Die vom zweiten bandförmigen Material 82 für die zweite Elektrode abgetrennten Abschnitte 70, d.h. die Anodensegmente 55, werden innerhalb des Vakuumbereiches 86 auf dem angetriebenen Rad 92 fixiert und auf die von den einzelnen Tischen des linearen Fördersystems 76 herantransportierten Anordnungen aus erstem bandförmigen Separator 18, dem Abschnitt 70 für die zweite Elektrode und den zweiten bandförmigen Separator 19 aufgebracht und bilden einzelne vierlagige Stapelsegmente 52.
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Die erhaltenen, beispielsweise von Greifern des linearen Fördersystems 76 fixierten vierlagigen Stapelsegmente 52 werden im Auslaufbereich des linearen Fördersystems 76 um 180° gewendet und in Überkopflage auf einzelne Stapelvorrichtungen 78 abgelegt.
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Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass das angetriebene Rad 92, welches oberhalb des linearen Fördersystems 76 angeordnet ist, ebenfalls einen Vakuumbereich 86 und einen Abblasbereich 88 aufweist. Es erfolgt ein Schnitt 84 des zweiten bandförmigen Materials 82 für die zweite Elektrode, d.h. die Anode, bevorzugt mittels des Lasers 96. Alternativ zu dem Laser 96, bei dem es sich bevorzugt um einen kontinuierlich oder gepulst (ns oder ps) arbeitenden Festkörperlaser handelt, kann auch eine messerartige Schneidvorrichtung eingesetzt werden, um die einzelnen Abschnitte 70 an dieser Stelle vom zweiten bandförmigen Material 82 für die zweite Elektrode abzutrennen.
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3 ist die Darstellung eines linearen Fördersystems 76 mit umlaufenden, die Stapelsegmente 52 fördernden Einzeltischen 102 zu entnehmen sowie eine Anzahl von Stapelvorrichtungen 78, die unterhalb des linearen Fördersystems 76 angeordnet sind.
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Aus der Darstellung gemäß 3 geht hervor, dass sich unterhalb des linearen Fördersystems 76 eine Anzahl von Stapelvorrichtungen 78 befindet. Die Stapelvorrichtungen umfassen Ablagestationen, die in Y-Richtung 114 bewegbar sind. Entlang einer Schiene 104 werden am linearen Fördersystem 76 Einzeltische 102 in Bewegungsrichtung 100 bewegt. Dies erfolgt üblicherweise mittels Antriebsmagneten. Nach einem Schnitt 80, bei dem aus bandförmigem, zusammengelegtem mehrlagigem Material Separator-Elektroden-Separatorlagen geschnitten werden, sind auf den Einzeltischen 102 3-Lagen-Stapel 106 angeordnet. Auf den 3-Lagen-Stapel 106 wird während des weiteren Vorschubs in Bewegungsrichtung 100 ein Anodensegment 55 aufgebracht, so dass schließlich auf den Einzeltischen 102 entlang der Schiene 104 und einer Umlenkung 108 vollständige vierlagige, einen Elektrodenstapel 10 bildende Stapelelemente 52 vorhanden sind, die durch die Umlenkung 108 in eine Überkopflage überführt werden. Die Stapelsegmente 52 für die Elektrodenstapel 10 sind auf den Oberseiten der Einzeltische 102 durch Klammern oder durch Greifersysteme fixiert und passieren ein unterhalb des linearen Fördersystems 76 angeordnetes erstes Visionssystem 118. Mittels des ersten Visionssystems 118 wird die Position der Stapelsegmente 52 bestimmt.
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Die Einzeltische 102 mit daran aufgenommenen Elektrodenstapel 10 bewegen sich entlang der Schiene 104 in X-Richtung 110. Die Ablage der Stapelsegmente 52 erfolgt in Z-Richtung 112. Ablagestationen der Stapelvorrichtung 78 sind jeweils in Y-Richtung 114 bewegbar.
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Aus 3 geht zudem noch hervor, dass dem linearen Fördersystem 76 eine Abzugsvorrichtung 138 zugeordnet ist. Die Abzugsvorrichtung 138 umfasst einen Trichter 140, über welchen von einem Einzeltisch 102 zu entfernende Stapelsegmente 142 abgezogen werden können. Dazu ist die Abzugsvorrichtung 138 mit einem Saugluftstrom 144 beaufschlagt.
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4 zeigt ein Stapelsegment 52, das an einem in 4 nicht dargestellten sich in Überkopflage befindenden Einzeltisch 102 des linearen Fördersystems 76 aufgenommen ist. Das Stapelsegment 52 umfasst ein Separatorsegment 53, ein Kathodensegment 56, ein weiteres Separatorsegment 53 sowie schließlich das zum Schluss, vergleiche Darstellung gemäß 3, aufgebrachte Anodensegment 55 (gezählt von oben nach unten). Das in 4 dargestellte, in Überkopflage abzulegende, vierlagige Stapelsegmente 52 wird durch das erste Visionssystem 118 von der Unterseite her innerhalb eines ersten Eckbereiches 122 vermessen. Im ersten Eckbereich 122 des abzulegenden Stapelsegmentes 52 laufen eine Kante 146 in X-Richtung 110 sowie eine Kante 148 in Y-Richtung 114 aufeinander. Aus der Lage der Kanten 146, 148 wird ein Mittelpunkt 150 des abzulegenden Stapelsegmentes 52 ermittelt.
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In der Darstellung gemäß 4 erstreckt sich von diesem Mittelpunkt 150 des abzulegenden Stapelsegmentes 52 in vertikale Richtung nach unten die mit Bezugszeichen 116 identifizierte C-Achse.
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Mittels eines weiteren zweiten Visionssystems 120 wird die Oberseite eines gebildeten Stapels 134 vermessen, auf dem positions- und lagegenau bereits Stapelsegmente 52 in einer Stapelhöhe 136 lagegenau abgelegt sind. Deren Ablage erfolgte vorangehend jeweils mit Bezug auf die beim ersten Ablegen eines Stapelsegmentes 52 erfasste und gespeicherte Referenzablageposition 152. Das zweite Visionssystem 120 tastet einen zweiten Eckbereich 124 der Oberseite des bereits gebildeten Stapels 134 ab. Sowohl der erste Eckbereich 122, der durch das erste Visionssystem 118 abgetastet wird, als auch der zweite Eckbereich 124, welcher durch das zweite Visionssystem 120 abgetastet wird, liegen am Ende einer der beiden Diagonalen 126, 128 des abzulegenden Stapelsegmentes 52 bzw. des bereits gebildeten Stapels 134 aus Stapelsegmenten 52.
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Die Ablage der einzelnen, in Überkopflage auf den diskreten Stapelvorrichtungen 78 abzulegenden Stapelsegmente 52 erfolgt nun derart, dass die Position der Ablagestelle der Stapelsegmente 52 beim ersten Ablegen gespeichert wird. Diese Position entspricht der Referenzablageposition 152. Die Referenzablageposition 152 stellt nunmehr den theoretischen Nullpunkt in Bezug auf die X-Richtung 110, die Y-Richtung 114 und die Winkellage in Bezug auf die C-Achse 116 dar. Auf diesen theoretischen Nullpunkt, d.h. Referenzablageposition 152, wird sich bei jedem erneutem Ablegen eines in Überkopflage abzulegenden Stapelsegmentes 52 bezogen. Damit wird jedes neu abgelegte Stapelsegmentes 52 immer auf diesen theoretischen Nullpunkt hin positioniert und nicht auf das zuvor abgelegte Stapelsegment 52. Dadurch wird eine Toleranz-Addition vermieden und die Genauigkeit der Stapelbildung verbessert. Eine Korrektur in X-Richtung 132, vergleiche Darstellung gemäß 3, erfolgt bevorzugt durch eine gezielte Ansteuerung des entsprechenden Einzeltisches 102 in X-Richtung 110, welcher das abzulegende Stapelsegment 52 aufnimmt. Eine Korrektur in Y-Richtung 130 erfolgt entsprechend der in 3 an der Stapelvorrichtung 78 eingetragenen Y-Achse 114 durch eine Ablagestation der Stapelvorrichtung 78. Somit kann die Positionskorrektur einerseits durch eine Bewegung in X-Richtung 110 des Einzeltisches 102, andererseits durch die Korrektur in Y-Richtung 130 durch die Bewegung der Ablagestation der Stapelvorrichtung 78, vergleiche 2, erfolgen.
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Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass das zweite Visionssystem 120 eine Winkelkorrektur bestimmt, in welcher der bereits gebildete Stapel 134 aus positionsgenau abgelegten Stapelsegmenten 52 in Bezug auf die Referenzablageposition 152 gegebenenfalls zu verdrehen ist. Um die Winkelkorrektur durchzuführen, ist die Ablagestation der jeweiligen Stapelvorrichtung 78 um die C-Achse 116, die sich in vertikale Richtung gemäß 4 erstreckt, zu verdrehen.
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In Bezug auf die Korrektur in X-Richtung 132, die Korrektur in Y-Richtung 130 sowie die Korrektur der C-Achse 116 können vorhandene Abweichungen bis zu mehreren Millimetern in X-Richtung 110 und Y-Richtung 114 sowie Winkelabweichungen von bis zu 2° auf maximale Abweichungen in X-Richtung 110 und Y-Richtung 114 von ca. plus/minus 0,1 Millimetern bezogen auf die Winkellage um die C-Achse 116 von ca. plus/minus 0,1° reduziert werden.
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Hat der gebildete Stapel 134 seine Stapelhöhe 136 erreicht, d.h. können keine weiteren Stapelsegmente 52 auf den gebildeten Stapel 134 abgelegt werden, ist dieser auszutauschen. Dazu führt eine Ablagestation der Stapelvorrichtung 78 einen langen Hub durch, während zeitgleich eine neue Ablagestation in die Ablagestation der Stapelvorrichtung 78 hineinfährt, aus der der gebildete Stapel 134 entnommen wurde. Während der inzwischen verstreichenden Wechselzeit ist sichergestellt, dass die Einzeltische 102 an diese betreffende Stapelvorrichtung 78, an der der Stapelwechsel vorgenommen wird, keine neuen Stapelsegmente 52 anliefert.
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5 zeigt eine schematische Darstellung eines aus mehreren Stapelsegmenten 52 gebildeten Elektrodenstapels 10. Jedes Stapelsegment 52 weist ein Anodensegment 55, ein Kathodensegment 56 und zwei Separatorsegmente 53 auf. Dabei ist eines der Separatorsegmente 53 zwischen dem Anodensegment 55 und dem Kathodensegment 56 angeordnet, wobei vorliegend das Anodensegment 55 zwischen den beiden Separatorsegmenten 53 angeordnet ist.
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Die Anodensegmente 55 bilden zusammen die Anode 21 des Elektrodenstapels 10. Die Kathodensegmente 56 bilden zusammen die Kathode 22 des Elektrodenstapels 10. Die Separatorsegmente 53 bilden zusammen den ersten bandförmigen Separator 18 des Elektrodenstapels 10. Die hier nicht dargestellten Kontaktfahnen 35 der Anode 21 sind miteinander verschweißt und elektrisch mit dem negativen Terminal 11 der Batteriezelle 2 verbunden. Die hier nicht dargestellten Kontaktfahnen 36 der Kathode 22 sind ebenfalls miteinander verschweißt und elektrisch mit dem positiven Terminal 12 der Batteriezelle 2 verbunden.
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Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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